三维超声心动图法用于肺静脉特定参数的可视化与评估

摘要

肺静脉（PV）的尺寸是在规划肺静脉隔离术时的重要参数。二维经食管超声心动图只能提供有关肺静脉的有限数据；然而，三维超声心动图能够评估肺静脉的相关直径和面积，以及它们与周围结构的空间关系。

摘要

肺静脉的尺寸是规划肺静脉隔离术（PVI）时的重要参数，尤其是在采用冷冻球囊消融技术时尤为关键。了解肺静脉（PVs）的尺寸及其解剖变异，有助于提高手术干预的成功率。传统的二维经食管超声心动图仅能提供有限的肺静脉尺寸信息；然而，三维超声心动图可进一步评估肺静脉的相关直径和面积，以及其与周围结构的空间关系。既往文献数据已识别出影响PVI成功率的若干参数，包括左侧嵴、静脉间嵴、肺静脉开口面积以及开口的椭圆度指数。通过三维超声心动图对肺静脉进行恰当成像在技术上具有挑战性，其中关键的一步是图像采集。为清晰显示重要结构，需采用三个独立的探头位置，分别用于观察左侧嵴、肺静脉开口以及左、右肺静脉的静脉间嵴。随后获取三维图像，并以数字动态图像形式保存。对这些数据集进行裁剪，生成以“面朝视图”（en face views）显示的空间关系图像。此步骤亦可用于确定肺静脉的解剖变异。最后，通过多平面重建技术，对肺静脉的各个独立参数进行测量。

获取图像的最佳质量和正确方位对于肺静脉解剖结构的准确评估至关重要。在本研究中，我们评估了80例患者肺静脉的三维可见性以及上述方法的适用性。目的是详细阐述利用三维超声心动图进行肺静脉显示和评估的关键步骤及潜在注意事项。

引言

肺静脉（PV）的引流模式具有高度变异性，在普通人群中变异率高达56.5%¹。在规划肺静脉隔离术（PVI）时，评估PV引流模式至关重要，因为PVI是目前治疗心房颤动最常用的介入治疗方法^2,3,4。尽管射频导管消融是实现PVI的标准技术，但基于冷冻球囊（CB）的消融技术（CA）是一种替代方法，所需操作时间更短。与射频消融相比，该技术操作更为简便^5,6，且CA的疗效和安全性与射频消融相似⁷。

环状电极（CB）消融导致肺静脉（PV）阻断的速率，以及肺静脉开口处组织损伤的连续性环形扩展，决定了导管消融（CA）后肺静脉隔离（PVI）的持久成功率。影响肺静脉阻断的主要因素之一是肺静脉解剖结构的变异。近年来基于计算机断层扫描（CT）和心脏磁共振成像（MRI）的研究已识别出多个肺静脉参数，可用于预测导管消融术后短期和长期成功率。这些参数包括肺静脉解剖结构（左肺静脉共干、额外肺静脉^8,9,10、开口面积、椭圆率指数^8,11,12,13）及其周围结构（静脉间嵴^8,14,15,16、左侧嵴厚度^8,9,17）的变异。

尽管传统的二维超声心动图不适用于显示和测量上述大部分参数，但三维经食管超声心动图（3D TEE）似乎是一种可视化肺静脉（PVs）的替代工具，此前的文献数据已对此有所证实^18,19。

此外，与CT或MRI相比，房颤消融术前进行三维经食管超声心动图（3D TEE）检查具有额外优势，因为它不仅能提供肺静脉（PV）解剖特征的数据以指导手术规划，还能明确左心耳（LAA）内是否存在血栓。此项检查在房颤消融术前尤为重要。同时，3D TEE检查所需时间更短，操作成本较低，且不会使患者和医务人员暴露于辐射之中。

过去，存在多种不同尺寸的冷冻球囊（CB），这使得难以推断各肺静脉（PV）参数如何影响冷冻消融术（CA）的成功率。如今，新推出的第二代冷冻球囊用于冷冻消融术，且仅有一种尺寸。得益于其更优的冷却效果，第二代冷冻球囊相较于第一代具有显著更高的性能²⁰，这进一步凸显了在肺静脉隔离术（PVI）前评估肺静脉解剖结构和进行介入规划的重要性。

方案

所有患者均在检查前签署知情同意书，该研究已获得当地伦理委员会批准（OGYÉI/12743/2018）。

1. 准备

1. 开始检查前进行患者准备：确保患者至少空腹4小时，询问吞咽困难及相关上消化道疾病病史。
2. 确保患者已阅读并签署书面知情同意书。
3. 检查前建立静脉通路。
4. 将患者置于左侧卧位。
5. 通过静脉给予咪达唑仑（2.5–5 mg）进行轻度镇静。
6. 监测心电图和血氧饱和度。

2. 图像采集

1. 左肺静脉的可视化
   1. 将探头插入食管，深度约为距门齿30-40 cm处。
   2. 在上段（或中段）经食管探头位置，使用20-45°的二维图像采集显示左心耳（LAA）。
   3. 轻微顺时针旋转探头，并将晶片角度调整至60-80°，以使左心耳位于图像中央。
   4. 点击“全容积”按钮，进行全容积三维图像采集。
   5. 调整图像的侧向和升降宽度，以显示左心耳和左上肺静脉。这有助于增强左外侧嵴的可视化。
   6. 优化图像质量（调整深度和增益，应用谐波成像）。
   7. 记录一个心动周期（如可行，多心动周期）包含两个心动周期的循环图像。
   8. 将二维图像的角度调整至约120°，以使左心耳居中。
   9. 轻微逆时针旋转探头，并施加前屈操作，以显示左肺静脉的开口。
   10. 应用彩色多普勒编码成像，确认上肺静脉和下肺静脉均可见。
   11. 点击“全容积”按钮，进行全容积三维图像采集。
   12. 调整图像的侧向和升降宽度以显示左肺静脉。这有助于增强左上和左下肺静脉开口及静脉间嵴的可视化。
   13. 控制数据集质量。检查所记录的数据集。如果数据集中未包含上肺静脉和下肺静脉，可通过进一步向侧方倾斜患者体位，并从步骤2.1.8重新开始操作。
   14. 采集来自左肺静脉的三维全容积数据集：一个心动周期（如可行，多心动周期）包含两个心动周期的循环图像。
   15. 通过分别裁剪图像至上方或下方肺静脉开口，确认肺静脉开口的可见性。下肺静脉开口需要特别仔细地确认。由于解剖因素（例如角度或与换能器的接近程度），部分开口可能位于三维数据集之外，这种情况并不少见。
   16. 如果图像不适合完整显示肺静脉结构，则从步骤2.1.10重新开始操作。必要时，调整三维数据集的侧向或升降宽度。
2. 右肺静脉的可视化
   1. 切换回二维模式，在上段（或中段）食管探头位置将图像聚焦于左心耳，角度为45°。
   2. 顺时针旋转探头，并将探头头部移至前屈位置，以显示右肺静脉。
   3. 应用彩色多普勒编码成像，确认上肺静脉和下肺静脉均可见。
   4. 点击“全容积”按钮，进行全容积三维图像采集。
   5. 调整图像的侧向和升降宽度以显示右肺静脉。这有助于增强右上和右下肺静脉开口及静脉间嵴的可视化。该图像可用于识别是否存在额外肺静脉。
   6. 采集来自右肺静脉的三维全容积数据集：一个心动周期（如可行，多心动周期）包含两个心动周期的循环图像。
   7. 通过分别裁剪图像至上方或下方肺静脉开口，确认肺静脉开口的可见性。下肺静脉开口需要特别仔细地确认。由于解剖因素（例如角度或与换能器的接近程度），部分开口可能位于三维数据集之外，这种情况并不少见。
   8. 如果数据集中未包含上肺静脉和下肺静脉，应通过进一步向右侧倾斜患者体位，并从步骤2.2.1重新开始操作。必要时，调整三维数据集的侧向或升降宽度。

3. 三维图像重建与测量

1. 离线三维多平面重建
   1. 激活 3D 分析软件在您的扫描仪上或 工作站（Philips：激活 QApps 面板中的 3DQ 软件； Tomtec：激活 4D Cardio-view 3 次应用；GE：激活 FlexiSlice 软件
   2. 选择舒张期的图像帧进行测量。为标准化起见，建议选择与T波同步的图像帧。
   3. 将两个垂直平面设定至目标结构（左侧嵴或各肺静脉口），并在3^rd 平面代表 正面 被检结构的观察视野。
   4. 在左侧面板中，选择测量选项。 正面 该视图适用于测量（直径、面积、距离）。

结果

采用上述图像采集方案，第一步是使用二维采集方法显示左心耳（LAA）（图1）。探头置于食管上段（或中段）位置，角度为20–45°。该图像可显示左心耳，左心外侧嵴和左上肺静脉在60–80°时可见（图2），随后采集三维数据集，并通过裁剪数据集以确认左心耳、左心外侧嵴及左上肺静脉开口的可视化效果（图3）。如果数据集未能完整涵盖左心耳和左心外侧嵴的全部结构，则需调整探头角度、弯曲度或改变患者体位后重复图像采集。

下一步是观察左侧肺静脉。将探头角度调整至约120°，使图像中心对准左心耳，然后在将探头头部向前弯曲的同时轻微逆时针旋转探头。当可见左侧肺静脉开口时（图4），使用彩色多普勒确认上下肺静脉均可见（图5）。随后获取三维数据集，并通过裁剪图像显示左侧上下肺静脉开口及静脉间嵴来确认图像质量（

讨论

本文演示了一种利用三维超声心动图研究肺静脉及其周围结构和解剖特征的逐步方法。上述用于肺静脉三维成像的方法是一种易于标准化的技术，可在大多数患者中获得高质量的三维图像，适用于精确测量。获取图像的最佳质量和正确方位对于准确评估肺静脉解剖结构至关重要。三维重建图像可增强对肺静脉引流模式及其解剖变异性的显示效果，这些因素可能影响导管消融术实现肺静脉隔离的成功率。

肺静脉的三维成像克服了传统二维经食管超声心动图的技术局限，使得三维经食管超声心动图方法可在肺静脉隔离术前替代心脏磁共振成像或CT对肺静脉的成像，尤其是在后两种成像技术不可及的情况下。

如果肺静脉（PV）的可视性不理想，在检查过程中调整患者体位是重要的步骤。这一调整有助于改善肺静脉的可视性。显示右下肺静脉是该方法中最具挑战性的部分。由于解剖学原因（例如角度问题或与探头过于接近），若肺静脉开口的某些部分位于三维数据集之外，则无法精确测量肺静脉的参数，这是该方法的局限性。

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
4D Cardio-view 3 软件	Tomtec Imaging Systems GmbH
Epiq 7G 扫描仪	Philips
Q-Lab 软件	Philips
X5-1 探头	Philips
Vivid E95 扫描仪	GE
4Vc-D 探头	GE